DSP芯片行業概述：己成為通信、計算機、消費類電子產品等領域的基礎器件

• 袁靜美 2023年9月14日 來源：中研網 1141 73
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DSP芯片行業概述

一、定義

DSP即數字信號處理技術，DSP芯片即指能夠實現數字信號處理技術的芯片。DSP芯片是一種快速強大的微處理器，獨特之處在于它能即時處理資料。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。在當今的數字化時代背景下，DSP己成為通信、計算機、消費類電子產品等領域的基礎器件。

DSP芯片的誕生是時代所需。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術的飛速發展，數字信號處理技術應運而生并得到迅速的發展。在DSP芯片出現之前數字信號處理只能依靠微處理器來完成。但由于微處理器較低的處理速度不快，根本就無法滿足越來越大的信息量的高速實時要求。因此應用更快更高效的信號處理方式成了日漸迫切的社會需求。

上世紀70年代，DSP芯片的理論和算法基礎已成熟。但那時的DSP僅僅停留在教科書上，即使是研制出來的DSP系統也是由分立元件組成的，其應用領域僅局限于軍事、航空航天部門。

1978年，AMI公司發布世界上第一個單片DSP芯片S2811，但沒有現代DSP芯片所必須有的硬件乘法器;

1979年，美國Intel公司發布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個主要里程碑，但其依然沒有硬件乘法器;

1980年，日本NEC公司推出的MPD7720是第一個具有硬件乘法器的商用DSP芯片，從而被認為是第一塊單片DSP器件。

1982年世界上誕生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列產品。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術制作，雖功耗和尺寸稍大，但運算速度卻比微處理器快了幾十倍。DSP芯片的問世是個里程碑，它標志著DSP應用系統由大型系統向小型化邁進了一大步。至80年代中期，隨著CMOS工藝的DSP芯片應運而生，其存儲容量和運算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術的基礎。

80年代后期，第三代DSP芯片問世。運算速度進一步提高，其應用范圍逐步擴大到通信、計算機領域;

90年代DSP發展最快，相繼出現了第四代和第五代DSP芯片。第五代與第四代相比系統集成度更高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。

進入21世紀后，第六代DSP芯片橫空出世。第六代芯片在性能上全面碾壓第五代芯片，同時基于商業目的的不同發展出了諸多個性化的分支，并開始逐漸拓展新的領域。

二、分類

DSP芯片，也稱數字信號處理器，是一種具有特殊結構的微處理器。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實現各種數字信號處理算法。

DSP的芯片可以按照以下的三種方式進行分類。

1.按基礎特性分

這是根據DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果DSP芯片在某時鐘頻率范圍內的任何頻率上能正常工作，除計算速度有變化外，沒有性能的下降，這類DSP芯片一般稱之為靜態DSP芯片。

如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼機管腳結構相互兼容，則這類DSP芯片稱之為一致性的DSP芯片。

2.按數據格式分

這是根據DSP芯片工作的數據格式來分類的。數據以定點格式工作的DSP芯片稱之為定點DSP芯片。以浮點格式工作的稱為DSP芯片。不同的浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格式，有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式。

3.按用途分

按照DSP芯片的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型的DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片。專用型DSP芯片是為特定的DSP運算而設計，更適合特殊的運算，如數字濾波，卷積和FFT等。

三、產業鏈與價值挖掘

DSP芯片強調數字信號處理的實時性。DSP作為數字信號處理器將模擬信號轉換成數字信號，用于專用處理器的高速實時處理。它具有高速，靈活，可編程，低功耗的界面功能，在圖形圖像處理，語音處理，信號處理等通信領域起到越來越重要的作用。

DSP芯片下游應用：

應用DSP的領域較多，未來新應用領域有望層出不窮。根據美國的權威資訊公司統計，目前DSP芯片在市場上應用最多的是通信領域，占56.1%;其次是計算機領域，占21.16%;消費電子和自動控制占10.69%;軍事/航空占4.59%;儀器儀表占3.5%;工業控制占3.31%;辦公自動化占0.65%。

1)DSP芯片在多媒體通信領域的應用。

媒體數據傳輸產生的信息量是巨大的，多媒體網絡終端在整個過程中需要對獲取的信息量進行快速分析和處理，因此DSP被運用在語音編碼，圖像壓縮和減少語音通信上。如今DSP對于語音解碼計算產生實時效果，設計協議要求已經成為最基本的一條國際標準。

2)DSP芯片在工業控制領域的應用。

在工業控制領域，工業機器人被廣泛應用，對機器人控制系統的性能要求也越來越高。機器人控制系統重中之重就是實時性，在完成一個動作的同時會產生較多的數據和計算處理，這里可以采用高性能的DSP。DSP通過應用到機器人的控制系統后，充分利用自身的實時計算速度特性，使得機器人系統可以快速處理問題，隨著不斷提高DSP數字信號芯片速度，在系統中容易構成并行處理網絡，大大提高控制系統的性能，使得機器人系統得到更為廣泛的發展。

3)DSP芯片在儀器儀表領域的應用。

DSP豐富的片內資源可以大大簡化儀器儀表的硬件電儀路，實現儀器儀表的SOC設計。器儀表的測量精度和速度是一項重要的指標，使用DSP芯片開發產品可使這兩項指標大大提高。例如TI公司的TMS320F2810具有高效的32位CPU內核，12位A/D轉換器，豐富的片上存儲器和靈活的指揮系統，為高精密儀器搭建了廣闊的平臺。高精密儀器現在已經發展成為DSP的一個重要應用，正處于快速傳播時期，將推動產業的技術創新。

3)DSP芯片在汽車安全與無人駕駛領域的應用。

汽車電子系統日益興旺發達起來，諸如裝設紅外線和毫米波雷達，將需用DSP進行分析。如今，汽車愈來愈多，防沖撞系統已成為研究熱點。而且，利用攝像機拍攝的圖像數據需要經過DSP處理，才能在駕駛系統里顯示出來，供駕駛人員參考。

4)DSP芯片在軍事領域的應用。

DSP的功耗低、體積小、實時性反應速度都是武器裝備中特別需要的。如機載空空導彈，在有限的體積內裝有紅外探測儀和相應的DSP信號處理器等部分，完成目標的自動鎖定與跟蹤。先進戰斗機上裝備的目視瞄準器和步兵個人攜帶的頭盔式微光儀，需用DSP技術完成圖像的濾波與增強，智能化目標搜索捕獲。DSP技術還用于自動火炮控制、巡航導彈、預警飛機、相控陣天線等雷達數字信號處理中。

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